JP5224871B2 - Equipment monitoring system using wireless communication - Google Patents
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Description
本発明は、土木設備や周辺地盤のひび割れ、沈下、すべり等の変状の進行を把握できる設備監視システムに関する。 The present invention, cracking of civil engineering facilities and the surrounding ground, subsidence, about the facility monitoring system that can grasp the strange shape of the progression of slippage.
従来より、コンクリート構造物に代表される土木設備や周辺地盤は、種々の原因によりひび割れや沈下、滑りなどの変状を生ずる。これら設備の変状に対しては、計測などのモニタリングにより変状進行を管理することが必要となっている。発電所等の土木構築物を効果的、効率的に維持管理するためには、構築物に生じている変状について、変状原因を推定し、必要に応じて補修等の対策を行う必要がある。変状に緊急の補修必要性がない場合には、その構築物のひび割れの進展や構築物周辺の斜面の沈下や傾斜の変動等の変状の進行状況を把握し、構築物に生じている変状の原因を推定するための監視体制が必要になってくる。
従来の設備監視システムは、変状箇所にセンサを設置して、データ収録箇所までケーブルで接続してモニタリングシステムを構築するものであった。(例えば特許文献1)
The conventional equipment monitoring system is to construct a monitoring system by installing a sensor at a deformed location and connecting it to a data recording location with a cable. (For example, Patent Document 1)
然しながら 、従来の特許文献1に記載の設備監視システムは、センサとデータ収録装置間をケーブルで接続する方式で計測システムを構築しているため、以下の点が問題となっていた。
(1) 広大な範囲、面的な範囲を対象とした場合、膨大なコストが必要となる。
(2) 計測に伴ってケーブルを敷設する必要があるが、公道等ケーブルが横断できない箇所がある。
(3) 地震後等臨時で設備の状態の確認を行いたいときに、安全上立ち入ることが困難な箇所がある。
また、特許文献2に記載の発明は、土木設備等の監視システムとして用いるには以下の問題があった。
(1) ビル内での計測を対象としているため、無線伝送機とデータ収集用コンピュータとが直接送受信できることを前提としており、無線伝送機の配置範囲に限界があった。本発明で主に対象とするのは屋外設備や周辺地盤のモニタリングであり、広範囲を面的に管理する必要があった。
(2) 省電力化や電源の長寿命化について一定の配慮はされているが、屋外設備等の監視システムに耐えうる電源寿命を確保するには至っていなかった。特に狭隈箇所に位置する設備のモニタリングでは、電源交換に係わる人工削減のため、長期間(数年間)の電源寿命を達成する必要があった。さらに、長期的な設備計測用システムとしての信頼性も不足していた。
(3) 親機からの無線伝送要求を受信したときのみ子機で計測する方式を採用しているが、このままでは設備の定期監視には向かない。実用的な電源寿命を達成しつつも、一定サンプリング間隔で確実に定期計測できる技術が必要であった。同時に、緊急時の臨時計測にも対応できる必要があった。
(4) 専用の歪みセンサと無線伝送機を内蔵した計測装置を用いており、歪み以外の計測はできないため、計測可能な物理量の数・種類に制限があった。屋外設備等の維持管理として用いるためには、歪み計だけでなく、伸縮計、亀裂変位計、傾斜計などの設備に係わる物理量や温度計などの環境条件に係わる物理量など多種多様なセンサとの接続性を確保する必要があった。また、物理量を温度補正する必要性などから1つの計測システムで同時に複数の物理量を計測する必要があった。
However, the conventional equipment monitoring system described in
(1) Enormous costs are required when targeting a vast range or area.
(2) Cables need to be laid along with the measurement, but there are places where cables cannot be traversed on public roads.
(3) There are some places where it is difficult to enter for safety when you want to check the condition of the facility temporarily after an earthquake.
Further, the invention described in
(1) Since it is intended for measurement in a building, it is assumed that the wireless transmitter and the data collection computer can directly transmit and receive, and there is a limit to the arrangement range of the wireless transmitter. The main object of the present invention is monitoring of outdoor facilities and surrounding ground, and it is necessary to manage a wide area in a plane.
(2) Although some consideration has been given to power saving and longer life of the power supply, it has not been able to secure a power supply life that can withstand monitoring systems such as outdoor equipment. Especially in the monitoring of facilities located in narrow spaces, it was necessary to achieve a long-term (several years) power supply life due to the artificial reduction related to power supply replacement. Furthermore, the reliability as a long-term equipment measurement system was insufficient.
(3) A method of measuring at the slave unit only when a wireless transmission request from the master unit is received is used, but this is not suitable for regular monitoring of equipment. There was a need for a technology that can reliably perform regular measurements at regular sampling intervals while achieving a practical power supply life. At the same time, it was necessary to be able to handle extraordinary measurements in an emergency.
(4) Since a measurement device incorporating a dedicated strain sensor and a wireless transmitter is used and measurement other than strain cannot be performed, the number and types of physical quantities that can be measured are limited. For use as maintenance management of outdoor equipment, etc., not only strain gauges, but also physical sensors related to equipment such as extensometers, crack displacement gauges, inclinometers, and physical quantities related to environmental conditions such as thermometers It was necessary to ensure connectivity. In addition, due to the necessity of temperature correction of physical quantities, it has been necessary to measure a plurality of physical quantities simultaneously with a single measurement system.
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、土木設備や周辺地盤のひび割れ、沈下、地すべり等の変状を把握できる設備監視システムにおいて、面的多点計測が可能で、長期間電源交換不要な設備監視システムを提供することにある。
また、緊急時の臨時計測にも対応でき、かつ信頼性の高い設備監視システムを提供することにある。
さらに、市販センサとの接続性もよい設備監視システム用の計測装置を提供することを目的としている。
The present invention was made to solve the above problems, and in a facility monitoring system capable of grasping deformations such as cracks, subsidence, landslides in civil engineering facilities and surrounding ground, surface multipoint measurement is possible, The object is to provide a facility monitoring system that does not require long-term power supply replacement.
Another object of the present invention is to provide a highly reliable equipment monitoring system that can cope with temporary measurement in an emergency.
It is another object of the present invention to provide a measuring device for an equipment monitoring system that has good connectivity with commercially available sensors.
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項1に記載の発明は、所定の物理量を計測する複数の計測装置と、該計測装置で得られた情報を収集し記録するデータ収録装置と、該データ収録装置を制御するパソコンとからなる無線通信を用いた設備監視システムにおいて、前記計測装置のうちの所定の1つが、リレー無線通信により前記データ収録装置もしくは前記複数の計測装置の残部と無線通信を行って、間欠送受信による前記計測装置の残部との計測時刻同期および通信経路の調整をするとともに、所定のサンプリング間隔で物理量を計測し、得られた該物理量計測値を前記データ収録装置へ送信することを特徴とする無線通信を用いた設備監視システムである。
前記複数の計測装置がリレー無線通信することで、前記データ収録装置が直接通信できる範囲を超えて計測装置を配置することでき、広範囲を面的に計測することが可能となる。また、間欠送受信により、必要時以外は待機モードにすることで、省電力化による実用的な電源寿命を達成できる。
The present invention has been made to achieve the above object, and the invention according to
When the plurality of measurement devices perform relay wireless communication, the measurement devices can be arranged beyond the range where the data recording device can directly communicate, and a wide range can be measured in a plane. In addition, by using intermittent transmission / reception to enter a standby mode except when necessary, a practical power supply life due to power saving can be achieved.
また、請求項2に記載の発明は、前記複数の計測装置が所定の物理量を計測した結果を記憶し、その後、前記データ収録装置へ送信することを特徴とする請求項1に記載の無線通信を用いた設備監視システムである。
このことにより、前記計測装置でデータを記憶し、蓄積することで、データ消失のリスクを低減でき、信頼性の高い計測システムを構築することができる。また、データ収録装置へデータ送信する回数を減らすことができ、その分だけ消費電力を抑えることもできる。
According to a second aspect of the present invention, the wireless communication according to the first aspect is characterized in that a result of measuring a predetermined physical quantity by the plurality of measuring devices is stored and then transmitted to the data recording device. Is an equipment monitoring system using
Thus, by storing and accumulating data with the measurement device, the risk of data loss can be reduced, and a highly reliable measurement system can be constructed. In addition, the number of times of data transmission to the data recording device can be reduced, and power consumption can be reduced accordingly.
請求項3に記載の発明は、前記計測装置が、一定間隔で一定時間継続してトリガ信号受信モードとなり、データ収録装置からのトリガ信号もしくは他の計測装置から転送されたトリガ信号を受信したタイミングで物理量の計測を行い、その結果をデータ収録装置へ送信することを特徴とする請求項2に記載の無線通信を用いた設備監視システムである。
このことにより、前記データ収録装置からのトリガ信号により臨時計測や臨時データ送信も可能とすることで、定期計測以外にも必要時に任意のタイミングで計測することができる。また、前記計測装置は、必要最小限の範囲で間欠的にトリガ信号受信モードとなることで、電力消費量を最小限に抑制することができる。
The invention according to
As a result, the temporary measurement and the temporary data transmission can be performed by the trigger signal from the data recording device, so that the measurement can be performed at an arbitrary timing when necessary in addition to the regular measurement. In addition, the measurement apparatus can suppress the power consumption to the minimum by intermittently entering the trigger signal reception mode within the minimum necessary range.
また請求項4に記載の発明は、前記計測装置の通信経路および通信不可能な計測装置が存在する場合の代替通信経路をあらかじめ定めておくことを特徴とする請求項3に記載の無線通信を用いた設備監視システムである。
このことにより、前記計測装置の定常時の通信経路やトラブル時の代替通信経路(迂回経路)をあらかじめ定めておくことで、間欠送受信による通信経路の確認が容易となり、通信回数を最小限に抑えることができることから、電力消費量を抑制することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the wireless communication according to the third aspect is characterized in that a communication path of the measuring device and an alternative communication path when there is a measuring device that cannot communicate are determined in advance. The equipment monitoring system used.
This makes it easy to check the communication path by intermittent transmission and reception, and minimizes the number of communications, by predetermining the communication path during normal operation of the measuring device and the alternative communication path (detour path) at the time of trouble. Therefore, power consumption can be suppressed.
本発明の、無線を用いた計測システムを用いた設備監視システムを構築することにより以下の効果が得られる。
(1)計測困難な箇所(高所や狭隈部等)でも計測可能となる。
(2)計測システム構築コストは大幅(一般に1/5程度)に削減できる。
(3)同コストであれば多地点の計測可能であるため、精度の高い設備診断が可能となる。
(4)ケーブル設置場所の確保等ケーブル設置に係わる業務が省けるため、迅速に計測システムが構築できる。
(5)一旦計測システムを構築した後も、計測地点を容易に追加できる。
(6)自然災害等により計測箇所に変状が発生した後も、ケーブル破断等の影響がないことから、計測を継続しやすい。
(7)子機でもデータ保存することで、信頼性が高い計測を行うことができる。
また、省電力化および電源容量の改善により、電源寿命を実用的なレベルまで延伸したことにより、バッテリー交換頻度を低減でき、交換に係わるメンテナンスコストも削減できる。
さらに、センサ接続性を改善したことにより、多種の汎用センサを使用可能となり、対応できるデータ種類が増加する。また、複数センサと接続することで、1地点で温度計と変位計等の計測が同時に行え、データ精度が向上する。
The following effects can be obtained by constructing an equipment monitoring system using a wireless measurement system of the present invention.
(1) It is possible to measure even at difficult locations (such as high places and narrow areas).
(2) Measurement system construction costs can be greatly reduced (generally about 1/5).
(3) Since it is possible to measure multiple points at the same cost, it is possible to perform highly accurate equipment diagnosis.
(4) Since the work related to cable installation such as securing the cable installation location can be omitted, a measurement system can be constructed quickly.
(5) Once a measurement system is constructed, measurement points can be easily added.
(6) Even after the occurrence of a change in the measurement location due to a natural disaster or the like, measurement is easy to continue because there is no influence of cable breakage or the like.
(7) By storing data even in the slave unit, highly reliable measurement can be performed.
In addition, by extending power supply life to a practical level by reducing power consumption and improving power supply capacity, the frequency of battery replacement can be reduced, and maintenance costs associated with replacement can also be reduced.
Furthermore, the improved sensor connectivity makes it possible to use a variety of general-purpose sensors and increases the types of data that can be handled. In addition, by connecting to a plurality of sensors, measurements such as a thermometer and a displacement meter can be performed simultaneously at one point, and data accuracy is improved.
以下、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to this embodiment.
[無線通信を用いた設備監視システム]
図1は、本発明の無線通信を用いた設備監視システムの構成図を示したものである。図1において、1はデータ収録装置、2は本発明における計測システム、3は所定の物理量を測定する計測装置、4は所定の物理量を測定するのに適したセンサ、Aは本発明の無線通信を用いた設備監視システムである。
同図に示したように、本実施形態での無線設備監視システムAは、データ収録装置1と計測システム2から構成され、さらに計測システム2は、複数の計測装置3と該計測装置3の各々に対応して接続されるセンサ4(図中では亀裂変位計を図示)から構成されている。
物理量の計測は、各センサ4からの電気的信号を該各センサ4に対応して接続された計測装置3に取り込んでデータ処理することで行う。
[Equipment monitoring system using wireless communication]
FIG. 1 shows a configuration diagram of an equipment monitoring system using wireless communication according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a data recording device, 2 is a measurement system according to the present invention, 3 is a measurement device for measuring a predetermined physical quantity, 4 is a sensor suitable for measuring a predetermined physical quantity, and A is a wireless communication according to the present invention. Is an equipment monitoring system using
As shown in the figure, the radio equipment monitoring system A in this embodiment is composed of a
The physical quantity is measured by taking an electrical signal from each
前記の各計測装置3からのデータ送信方法は、該各計測装置3がデータ収録装置1の通信範囲にあるか否かによって異なる。すなわち、前記の各計測装置3がデータ収録装置1の通信範囲内にある場合には、両者間で直接無線通信してデータ送信する。
前記の各計測装置3がデータ収録装置1の通信範囲外にある場合には、隣接する別の計測装置3を介して、リレー無線通信により、データ収録装置1へデータを転送する。
無線周波数帯は、2.45GH帯の特定小電力無線を用いる。各計測装置3の間の通信距離は200mまで可能である。次に計測装置3の構成を図2示す。図2において、(a)はセンサを接続する接続部が1つの場合、図2(b)は接続部が複数の場合(この場合は2つ)の計測装置3の構成図を表したものである。
The data transmission method from each measuring
When each of the
As the radio frequency band, a specific low power radio in the 2.45 GH band is used. The communication distance between the measuring
計測装置3は、図2(a)に示すとおり、一定間隔で信号を発信する計時部11と、電力を出力する電源部12と、物理量の計測および無線送受信を制御する制御部13と、物理量の計測結果を記憶する記憶部14と、外部と無線で信号およびデータを送受信する無線送受信部15と、センサからの検出信号を増幅するとともにデジタル信号へと変換する変換部16と、所定の物理量を検出するセンサと接続する接続部17とから構成されている。
As shown in FIG. 2A, the measuring
前記計時部11は、一定間隔で信号を発信し、定期計測等のタイミングを制御部に知らせる機能を有している。いわゆる、コンピュータシステムで用いられている多種なリアルタイムクロック(Real Time Clock、以下RTCと称す)の中から適宜選択して用いることができる。RTCの精度と消費電力は反比例の関係にあるが、一般に土木計測用途であれば、RTCの精度を多少犠牲にしても、消費電力を抑制する方が計測装置全体の消費電力抑制のために適している。 The timekeeping unit 11 has a function of transmitting a signal at regular intervals and notifying the control unit of the timing of periodic measurement or the like. A so-called various real-time clock (hereinafter referred to as RTC) used in a computer system can be appropriately selected and used. RTC accuracy and power consumption are inversely related, but for civil engineering applications, it is generally better to reduce power consumption at the expense of RTC accuracy to reduce power consumption of the entire measuring device. ing.
前記電源部12は、計測装置3およびセンサ4(図1参照)が稼動するための電源を供給する。確保すべき電源寿命は、土木計測用として要求仕様から決定されるが、一般に1〜3年と設定される。電源電圧は、計測装置3の構成部品との関係から設定すればよく、一般的には3.0V〜6.0Vと設定される。電源は、市販の電池の中から適宜選択して構成することができるが、土木計測用としては、電源寿命、電圧安定性の観点からリチウム電池(塩化チオニルリチウム電池、二酸化マンガンリチウム電池など)が最も適している。
The power supply unit 12 supplies power for operating the measuring
前記接続部17は、センサ4との接続口である。該接続部17を介して、センサ4へ起動や計測の指令を送信するとともに電源を供給し、さらにセンサ4からの計測結果を変換部16へ送信する。該接続部17では、市販センサとの接続性を考慮して、接続できるセンサ方式を設定すればよい。土木計測用センサの8割が歪み変換式センサであることから、歪み変換式センサに対応できるように設定するのが適している。また、図2(b)に示すように、前記接続部17を複数(図示は2個)設けても良い。こうすることで、例えば同一地点の温度と物理量が同時計測でき、物理量の温度補正も容易となり、計測精度を向上させることができる。
The connection portion 17 is a connection port with the
前記変換部16では、センサ4からの連続信号(アナログ信号)を制御部13で処理可能なデジタル信号へ変換する処理(一般にA/D変換とよばれる)を行う。変換部16で行うA/D変換処理は一般的な処理であり、市販の部品を適宜選択して用いることができる。A/D変換の分解能は8bitから用いることができるが、微小なひび割れ幅などの計測など、実用的なデータ精度を確保するためには、16bit以上であることが好ましい。
前記無線送受信部15は、無線にて、計測装置3からデータや信号を送信したり、外部からデータや信号を受信する機能を有している。無線送受信部15にはアンテナ部(図示なし)を有しており、無線の発送信はアンテナ部を介して行われる。
The converter 16 performs processing (generally called A / D conversion) for converting a continuous signal (analog signal) from the
The wireless transmission / reception unit 15 has a function of transmitting data and signals from the measuring
前記計測装置3は、アンテナ部を除いては防水構造の容器内に設置される。アンテナ部は完全防水構造であり、容器の外部に設置される。防水構造の容器は、降雨時にも水の浸入がないことを保証する必要があり、一般に、JIS保護等級としてはJIS IPX5(防噴流型)以上の仕様が選択される。さらに、JIS IPX6(防水型)以上であることが好ましい。
The measuring
[計測方法]
次に、本発明における計測システムについて、図3に示した計測フロー図を用いて説明する。
図3(a)は、本発明における計測システムの全体フロー図である。本発明における計測システムは、前記各計測装置3への指令が何もなければ通常、待機モードS1の状態となっている。該待機モードS1からは、3つのフロー(時刻同期・通信経路確認フローS2,定期計測・定期データ送信フローS3,臨時計測・臨時データ送信フローS4)に移行することができ、それぞれのフローが完了すると、再度待機モードS1に戻ることになる。
[Measurement method]
Next, the measurement system according to the present invention will be described with reference to the measurement flowchart shown in FIG.
FIG. 3A is an overall flowchart of the measurement system according to the present invention. The measurement system according to the present invention is normally in the standby mode S1 when there is no command to each
次に、前記の時刻同期・通信経路確認フローS2について説明する。本発明における時刻同期とは、定期計測等のタイミングをあわせるために、計時部の時刻を各計測装置3およびデータ収録装置1で同期させることである。又、本発明における通信経路確認とは、全ての計測装置3が直接あるいはリレー無線通信によりデータ収録装置1と通信可能な状態にあるか否かを確認することである。
Next, the time synchronization / communication path confirmation flow S2 will be described. The time synchronization in the present invention is to synchronize the time of the time measuring unit between each measuring
図3(b)は、図3(a)に記載している時刻同期・通信経路確認フローS2の詳細を示したものである。各計測装置3は、一定間隔で外部トリガ受信モードS5へと移行する。その際に、データ収録装置1から時刻同期、通信経路確認の開始トリガが送信されているか否かを確認する(S21)。計測装置3がデータ収録装置1の通信範囲外にある場合は、他の残部の計測装置3を介して、リレー無線通信にて当該トリガを受信することになる。当該トリガを受信した計測装置3は、送受信モードへS7と移行し、時刻同期、通信経路の確認を行う(S22)。それぞれが異常ないことを確認し(S23)、異常があるときには調整を行い(S24)、異常がなくなった段階で完了となり、再度待機モードS1へ移行する。
FIG. 3 (b) shows details of the time synchronization / communication path confirmation flow S2 described in FIG. 3 (a). Each measuring
時刻同期の異常時には時刻の調整を行い、通信経路の異常時(障害物等により一部の通信経路が遮断されている場合等)には回避通信経路にて通信可能か再確認する。なお、通信経路の異常時には、計測装置3同士で通信させて、自立的に回避通信経路を確立させることが技術的に可能である。しかし、土木計測では構造物に沿って計画的に計測装置3を配置するため、予め異常時の回避通信経路を定めおくことが可能であり、そうすることで異常時の通信回数を削減し、電源寿命を延伸することができる。
When the time synchronization is abnormal, the time is adjusted, and when the communication path is abnormal (when some communication paths are blocked by an obstacle or the like), it is reconfirmed whether communication is possible on the avoidance communication path. When the communication path is abnormal, it is technically possible to establish a bypass communication path autonomously by allowing the
図4は、図3(a)に示した定期計測・定期データ送信フローS3の詳細を示したものである。この場合には、計時部11からのトリガにより間欠的に制御部13(図2参照)が稼働し、トリガの種類を判別する(S8)。定期計測指定時刻に係わるトリガであれば(S31)、計測モードS6に移行し、計測S32、データ記憶S33を行う。また、定期データ送信に係わるトリガであれば(S34)、送受信モードS7に移行し、データ送信を行う(S35)。全ての処理が完了した場合に、再度待機モードS1へ移行する。
定期計測や定期データ送信の頻度は、電源寿命や計測データ確認頻度などから、適宜設定することができる。また、その設定は、データ収録装置からの指令により変更することもできる。土木計測においては、定期計測は一日に数回の頻度とされ、定期データ送信は一年に数回の頻度とされるのが一般的である。
FIG. 4 shows details of the periodic measurement / periodic data transmission flow S3 shown in FIG. In this case, the control unit 13 (see FIG. 2) is intermittently operated by the trigger from the time measuring unit 11 to determine the type of trigger (S8). If the trigger is related to the regular measurement designated time (S31), the process proceeds to measurement mode S6, and measurement S32 and data storage S33 are performed. If the trigger is related to regular data transmission (S34), the process proceeds to transmission / reception mode S7 and data transmission is performed (S35). When all the processes are completed, the process again shifts to the standby mode S1.
The frequency of periodic measurement and periodic data transmission can be set as appropriate based on the life of the power source, the frequency of confirmation of measurement data, and the like. The setting can be changed by a command from the data recording device. In civil engineering measurement, periodic measurement is generally performed several times a day, and periodic data transmission is generally performed several times a year.
図5は、図3(a)に示した臨時計測・臨時データ送信フローS4の詳細を示したものである。臨時計測や臨時データ送信は、自然災害時などの突発事象に対して、臨時にデータを計測したい場合に用いられる。外部トリガ受信モードに移行した際に(S5)、臨時計測トリガもしくは臨時データ送信トリガを受信した場合には、それぞれのトリガ種別を判別する。臨時計測に係わるトリガであれば(S41)、計測モードS6に移行し、計測S42、データ記憶S43を行う。また、臨時データ送信に係わるトリガであれば(S44)、送受信モードS7に移行し、データ送信を行う(S45)。全ての処理が完了した場合に、再度待機モードS1へ移行する。 FIG. 5 shows details of the temporary measurement / temporary data transmission flow S4 shown in FIG. Temporary measurement and temporary data transmission are used when it is desired to measure data temporarily for sudden events such as natural disasters. When transitioning to the external trigger reception mode (S5), if a temporary measurement trigger or a temporary data transmission trigger is received, each trigger type is determined. If the trigger is related to temporary measurement (S41), the process proceeds to measurement mode S6, and measurement S42 and data storage S43 are performed. If the trigger is related to temporary data transmission (S44), the process proceeds to transmission / reception mode S7 and data transmission is performed (S45). When all the processes are completed, the process again shifts to the standby mode S1.
[モード変換と計測フロー]
次に本発明の計測装置におけるモード変換と計測フローについて説明する。
図6は、本発明の計測装置3のモード変換と、図3に示した計測フローとの関係を示したものである。
同図に示すように、計測装置3は何も処理がない場合には待機モードS1になっている。待機モードS1は、動作電流として計時部11を稼働させる電流のみが必要であり、最も消費電力を抑えた状態である。一般に最大使用電流は10μA以下である。
[Mode conversion and measurement flow]
Next, mode conversion and measurement flow in the measurement apparatus of the present invention will be described.
FIG. 6 shows the relationship between the mode conversion of the
As shown in the figure, the measuring
前記計測装置3は、一定間隔で極短時間の間(数ミリ秒間)、外部トリガ受信モードS5へと移行する。その際は、外部信号の受信動作を行うため、最大使用電流は50mAを超えることもある。
The measuring
外部信号を受信すると、信号種類により計測モードS6へと移行する。計測動作(S32,S42)では、まず、センサへの電源投入を行い、数十秒間センサへ通電した後、数秒間の計測処理を行う。その後、センサ電源を切断する。なお、計測データの測定間隔が一定値以下(例えば10分以下)の場合には、センサ電源のオンオフによる電源消費量の方が多くなるので、センサ電源は常に投入された状態とする。データ記憶動作(S33,S43)では、計測されたデータを記憶部に書き込む動作を行う。最大使用電流は10mAを超えるのが一般的である。
外部信号により送受信モードS7へも移行する。その際、データ収録装置と送受信して、保存データの転送、計測制御方法などの動作設定の変更などを行う。保存データの送信を行うため、最大使用電流は100mAを超えることもある。
When an external signal is received, the process proceeds to measurement mode S6 depending on the signal type. In the measurement operation (S32, S42), first, power is supplied to the sensor, the sensor is energized for several tens of seconds, and then measurement processing is performed for several seconds. Thereafter, the sensor power supply is turned off. Note that when the measurement data measurement interval is equal to or less than a certain value (for example, 10 minutes or less), the amount of power consumed by turning on and off the sensor power increases, so the sensor power is always turned on. In the data storage operation (S33, S43), an operation of writing the measured data in the storage unit is performed. In general, the maximum working current exceeds 10 mA.
Transition to the transmission / reception mode S7 is also performed by an external signal. At that time, it transmits / receives to / from the data recording device, transfers stored data, changes operation settings such as measurement control methods, and the like. In order to transmit stored data, the maximum operating current may exceed 100 mA.
次に、本発明の無線通信を用いた設備監視システムを地すべり監視へ適用した例を示す。
一般に、対象構造物は鉄筋コンクリート製のオープントレンチである。このトレンチでは、平面的に数百メートルの大きさの地すべりブロックが存在しており、この地すべりブロックを横切ってオープントレンチが存在していることから、地すべりによってコンクリートにはひび割れ等の変状が生じている。
Next, the example which applied the equipment monitoring system using the radio | wireless communication of this invention to landslide monitoring is shown.
In general, the target structure is an open trench made of reinforced concrete. In this trench, there is a landslide block with a size of several hundred meters in plan, and there is an open trench across the landslide block, so the landslide causes deformation such as cracks in the concrete. ing.
図7は、本発明の無線通信を用いた設備監視システムを地すべり監視へ適用した際の構成を示すもので、点検者は、データ収録装置および制御用パソコンを現場に持ち込み、各計測データを無線通信により、遠隔自動収集を行うことができる。
次に、当該地点における計測項目と使用センサの例を図9に示す。同表に示すように、無線通信の経路1では、伸縮計、一軸亀裂変位計、温度計を用いて、地すべり変位、コンクリートひび割れ幅、気温、コンクリート温度の計測を行っている。経路2では、傾斜計、二軸亀裂変位計、温度計を用いて、傾斜角度、コンクリートひび割れ幅、気温、コンクリート温度の計測を行っている。
FIG. 7 shows a configuration when the equipment monitoring system using wireless communication of the present invention is applied to landslide monitoring. An inspector brings a data recording device and a control personal computer to the site and wirelessly transmits each measurement data. Remote automatic collection can be performed by communication.
Next, FIG. 9 shows an example of measurement items and sensors used at the point. As shown in the table, the
以上の構成態様で、ある1日の計測装置No.1の亀裂変位と計測装置No.2のコンクリート温度の関係をデータ収集した結果を図8に示す。図8のデータは15分間隔での計測結果である。計測期間が短いことから、亀裂変位の経時的な変化を評価するまでには至っていないが、コンクリート温度1℃の変化に対し、亀裂変位は-0.01mm程度の変化量であることが分かる。A/D変換の分解能は16bitであるが、ひび割れ幅と温度の関係に明確な直線性を確認でき、計測精度が十分であることが確認できた。 FIG. 8 shows a result of data collection on the relationship between the crack displacement of the measuring device No. 1 and the concrete temperature of the measuring device No. 2 in the above-described configuration. The data in FIG. 8 is a measurement result at 15-minute intervals. Since the measurement period is short, it has not yet been evaluated to evaluate the change in crack displacement over time, but it can be seen that the crack displacement is a change of about -0.01 mm with respect to the change in the concrete temperature of 1 ° C. Although the resolution of A / D conversion is 16 bits, clear linearity was confirmed in the relationship between crack width and temperature, and it was confirmed that the measurement accuracy was sufficient.
本発明の無線通信を用いた設備監視システムは、土木設備や周辺地盤のひび割れ、沈下、地すべり等の変状を把握できる設備監視システムにおいて、面的多点計測が可能であり、長期間電源交換不要であるため、緊急時の臨時計測にも対応できる信頼性の高い設備監視システムとして利用することができる。また、本発明の計測装置は、市販の様々な物理量測定用センサとの接続性もよいので、多面的な尺度での計測が可能な設備監視システムを構築することができる。 The facility monitoring system using wireless communication according to the present invention is a facility monitoring system capable of grasping cracks, subsidence, landslides, etc. of civil engineering facilities and surrounding ground, and can perform multi-point measurement over a long period of time. Since it is unnecessary, it can be used as a highly reliable equipment monitoring system that can also handle temporary measurements in an emergency. In addition, since the measuring device of the present invention has good connectivity with various commercially available physical quantity measuring sensors, it is possible to construct an equipment monitoring system capable of measuring on a multifaceted scale.
1 データ収録装置
2 計測システム
3 計測装置
4 センサ
11 計時部
12 電源部
13 制御部
14 記憶部
15 無線送受信部
16 変換部
17 接続部
A 設備監視システム
S1 待機モード
S2 時刻同期・通信経路確認フロー
S3 定期計測・定期データ送信フロー
S4 臨時計測・臨時データ送信フロー
S5 外部トリガ受信モード
S6 計測モード
S7 送受信モード
DESCRIPTION OF
A equipment monitoring system S1 standby mode S2 time synchronization / communication path confirmation flow S3 periodic measurement / periodic data transmission flow S4 temporary measurement / temporary data transmission flow S5 external trigger reception mode S6 measurement mode S7 transmission / reception mode
Claims (4)
前記複数の計測装置のうちの所定の1つが、リレー無線通信により前記データ収録装置もしくは前記複数の計測装置の残部と無線通信を行って、間欠送受信による前記計測装置の残部との計測時刻同期および通信経路の調整をするとともに、所定のサンプリング間隔で物理量を計測し、得られた該物理量計測値を前記データ収録装置へ送信することを特徴とする無線通信を用いた設備監視システム。 In a facility monitoring system using wireless communication comprising a plurality of measuring devices that measure a predetermined physical quantity, a data recording device that collects and records information obtained by the measuring device, and a personal computer that controls the data recording device ,
A predetermined one of the plurality of measuring devices performs wireless communication with the data recording device or the remainder of the plurality of measuring devices by relay wireless communication, and synchronization of measurement time with the remaining portion of the measuring device by intermittent transmission and reception; A facility monitoring system using wireless communication, which adjusts a communication path, measures a physical quantity at a predetermined sampling interval, and transmits the obtained physical quantity measurement value to the data recording device.
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